本发明专利技术涉及从稀水溶液如发酵肉汤中回收Ｃ３－Ｃ６醇的方法。该方法为发酵提供改善的容积生产率和容许回收醇。由于通过同时发酵和回收方法提高了醇产物的浓缩效率，该方法也容许在生产和用过的发酵肉汤的干燥中减少能量的使用，所述同时发酵和回收方法提高了每干燥一定量的发酵肉汤生成和回收的醇量。因此，本发明专利技术容许以低资本和减少的操作成本生成和回收Ｃ３－Ｃ６醇。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请一般性地涉及从稀水溶液(dilute aqueous solutions)如发酵肉汤 (fermentation borths)中回收 C3-C6 醇的方法。
技术介绍
生物燃料具有很长的历史，可追溯至20世纪初。早在1900年，Rudolf Diesel在 法国巴黎的世博会上展示了靠花生油运转的发动机。其后不久，Henry Ford展示了他的靠 源自玉米的乙醇运转的Model Τ。在20世纪30年代和40年代，源自石油的燃料由于低成 本供给增加和效率增加而代替了生物燃料。市场在20世纪七十年代由于阿拉伯石油禁运和伊朗革命而波动，伴随着美国石 油生产的降低导致原油价格上升，对生物燃料的兴趣复兴。而今，许多感兴趣的组织(包括 决策者，工业设计者，意识到的公民和金融界)都对用源自生物质(biomass)的生物燃料 代替源自石油的燃料感兴趣。开发生物燃料的一种最主要的动机是经济方面的，即，“峰油 (peak oil)”(原油的消耗速率超过供应速率，从而导致燃料成本显著增加的点)的威胁导 致对可供选择的燃料的需求增加。目前，生物燃料往往使用局部农业来源在许多相对小的设备中生产，并且被视作 提供稳定和安全的燃料供应，其不受与石油相关的地区问题影响。同时，生物燃料能够提高 国家经济的农业比重。另外，由于燃料的化石来源(fossil sources)花费数亿年再生和它 们的使用增加了大气中的二氧化碳水平，导致气候变化忧虑，所以持续(sustainability) 是重要的社会和伦理驱动力，其正在开始导致政府管制和政策，例如汽车二氧化碳排放的 上限、二氧化碳排放的赋税和对于使用生物燃料的税收刺激。生物燃料的接受性(acceptance)主要取决于当与源自石油的燃料比较时生物燃 料的经济竞争力。在成本方面不能与源自石油的燃料竞争的生物燃料将限于特殊的应用 (specialty applications)和狭缝市场(niche markets)。当今，生物燃料的使用限于乙 醇和生物柴油。目前，乙醇通过发酵制备，在美国用玉米，在巴西用甘蔗，以及在世界范围内 用其它谷物。如果原油保持在每桶50美元以上，则乙醇可与源自石油的汽油竞争，补贴或 赋税益处除外。当原油超过$60/桶时，生物柴油可与基于石油的柴油竞争(Nexant Chem Systems，2006， Final Report， Liquid Biofuels -Substituting for Petroleum， White Plains，New York)。数个因素影响基于碳水化合物的生物燃料来源的核心操作成本。除了含碳的，植物制造原料的成本之外，对于乙醇或其它潜在的基于醇的生物燃料如丁醇，在产品经济成 本中的主要因素是从水流(aqueous streams)回收和纯化生物燃料。已经开发了许多技术 手段，用于从水基发酵培养基经济地除去醇。当今使用最广泛的回收技术使用蒸馏和分子 筛干燥来生产乙醇。例如，通过基于梭菌的丙酮_ 丁醇_乙醇发酵进行的丁醇生产也依靠 蒸馏回收和纯化产品。从水溶液蒸馏需要消耗大量能量。对于乙醇，需要另外的加工设备 以破坏乙醇/水共沸混合物。这种设备，分子筛，也使用大量能量。已经研究了许多单元操作用于回收和纯化发酵生产的醇，包括过滤、液/液萃取、 膜分离(例如，切向流过滤、渗透蒸发和perstraction)、气提和溶液的"盐析"、吸附和吸 收。取决于产品的回收情况和产品的物理和化学性质以及它所驻留的基体，每种手段均具 有优点和缺点。可以将控制生物燃料生产成本的变量的特点在于影响操作成本、资本成本或者操 作成本和资本成本的变量。通常，控制发酵经济性能的主要变量包括目标产物的碳水化合 物收率(carbohydrate yield to desired product)、产口口口浓度禾口容禾只生产率(volumetric productivity)。所有三个主要变量(收率、产品浓度和容积生产率)均既影响资本成本， 又影响操作成本。当基于发酵碳水化合物的产品收率增加时，对于给定的生产单元，生产成本相对 于原料成本线性地减少。基于碳水化合物的产品收率也影响设备尺寸、资本支出、设施 (utilities)消耗量和给料制备材料(feed stock preparation materials)如酶、矿物、养 料(维生素)和水。例如，在理论上，由葡萄糖生成丁醇的产率从50%增加至90%，这导致 直接操作成本减少44 %。此外，90 %的提高收率减少了处理和加工的原料量。增加的收率直 接减少了生产设施所需要的资本投资，这是因为从碳水化合物制备至纯化和回收的所有设 备均减小了尺寸。如果收率从50%增加至90%，则设备、管道和设施需求可降低32%。产 品收率对生产成本的直接影响使它成为影响生物燃料的成本和市场可行性的主要因素。提 高产品收率的一种手段涉及遗传工程微生物(Genetically Engineered Microorganisms) (GEM)，可以构造所述遗传工程微生物以操纵生物的代谢途径，从而减少或消除不希望的产 物，增加希望的代谢物的效率或既减少或消除不希望的产物又增加希望的代谢物的效率。 这容许去掉低价值产物(low cost product)和不希望的产物中的一种或两种，从而增加希 望的产物的生产。例如，美国专利申请公开文本20050089979披露了利用拜氏梭菌微生物 (Clostridium beijerinckii microorganism)的发酵方法，该方法产生含 5. 3g/L 丙酮、 11. 8g/L 丁醇和5g/L乙醇的产物混合物。适当修饰的遗传工程微生物消除了丙酮和乙醇产 物，同时提高了碳水化合物向丁醇的转化率。将碳水化合物给料(feedstock)的产物从乙 醇和丙酮转向丁醇使丁醇产量从11. 8g/L提高至18. 9g/L，丁醇产量相对于碳水化合物消 耗提高了 60%。因为需要较少的设备来完成回收和纯化，所以乙醇和丙酮副产物的消除也 使资本成本降低。生物化学工具(包括遗传工程和传统菌株发展)的应用也能够影响最终产物浓度 (g/L)和生物催化剂发酵容积生产率(g/L-hr)。最终产物浓度和容积生产率影响产品经济 的几个方面，包括设备尺寸、原料使用和设施成本。当在发酵中可容许的产物浓度增加时， 水溶液的回收体积将降低，这导致减少的资本成本和在生产设施中处理较小体积的材料。容积生产率直接影响实现相同的产物生产量所需要的发酵器容积。例如，常规的 拜季林斯基梭菌(Clostridium beijerinckii)丙酮-丁醇-乙醇(ABE)发酵生成成比 例的丙酮、丁醇和乙醇。遗传工程微生物容许设计生产单一产物，例如正丁醇、异丁醇或 2_ 丁醇(Donaldson 等人，美国专利申请 11/586,315)。丁醇耐受宿主(Butanol tolerant hosts)可以通过使用识别技术识别和强化丁醇耐受性(-Bramucci等人，美国专利申请 11/743，220)。然后可以将这两种技术组合起来，从而以商业上的相对浓度和容积生产率生 成丁醇。利用GEM来增加产物容积生产率和浓度可以强烈影响产品经济。例如，本文档来自技高网...
【技术保护点】
从含微生物和Ｃ３－Ｃ６醇的发酵肉汤中回收所述Ｃ３－Ｃ６醇的方法，所述方法包括：ａ．将所述Ｃ３－Ｃ６醇在发酵肉汤部分中的活度提高到至少为所述Ｃ３－Ｃ６醇在所述部分中达到饱和时的活度；ｂ．从所述发酵肉汤部分形成Ｃ３－Ｃ６醇富集液相和水富集液相；以及ｃ．使所述Ｃ３－Ｃ６醇富集相与所述水富集相分离。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：威廉A伊万科，阿哈伦M伊亚尔，戴维A格拉斯纳，缪福度，阿里斯托斯A阿里斯蒂杜，肯特埃文斯，帕特里克R格鲁伯，安德鲁C霍金斯，
申请(专利权)人：格沃股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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